不同型號鋁合金腐蝕速率的探究-共25頁P(yáng)PT課件

1、不同型號鋁合金腐蝕速率的探究（質(zhì)量損失法）沁陽市永威學(xué)校 高一一班 高世博 指導(dǎo)老師：張瑞霞 【摘要】鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的抗腐蝕性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金防腐蝕技術(shù)的發(fā)展，同時防腐蝕技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的防腐蝕技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)。我們可以用質(zhì)量損失法，模擬鋁合金部件的實(shí)際服役環(huán)境，用質(zhì)量監(jiān)測追蹤，顯微金相觀察，分析不同型號的鋁合金的抗腐蝕性能。 【關(guān)鍵詞】鋁合金 質(zhì)量損失法 金相檢查

2、 1.引言鋁是輕金屬，密度僅是鐵三分之一左右。在自然界中以復(fù)雜的硅酸鹽形態(tài)存在，鋁元素在地殼中的含量居金屬首位，占地殼總量的8.8%純凈的鋁是銀白色的，因在空氣中易與氧氣化合，在表面生成致密的氧化物薄膜（氧化鋁Al2O3），所以通常略顯銀灰色，平常我們可見的鋁制品，均已經(jīng)被氧化。而其氧化薄膜又使鋁不易被腐蝕。 鋁能夠與稀的強(qiáng)酸（如稀鹽酸，稀硫酸等）進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的鋁鹽，但一般需要將其氧化膜去掉或快速摩擦后放入酸液中。影響鋁合金腐蝕的主要因素有材質(zhì)及氣象、污染等環(huán)境因素1.本身的耐蝕性：對于鋁合金本身而言，若將其暴露大氣環(huán)境下，其表面迅速生成致密的氧化膜-Al2O3，其自然形成的氧化膜

3、厚度約為20-30nm，若有水或大量水蒸氣的存在，-Al2O3將轉(zhuǎn)化為-AlOOH，-AlOOH最終轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3。Al(OH)3屬兩性氧化物，在酸堿環(huán)境中都會溶解，所以大部分的降雨、霧、表面蒸發(fā)及濃縮的液層和鋁表面小孔內(nèi)的電解質(zhì)都會使鋁合金處于腐蝕狀態(tài)。而在酸性條件下將誘使鋁合金發(fā)生加速腐蝕。腐蝕產(chǎn)物：主要為鋁的氧化物、鹵化物及含氧酸鹽等。腐蝕類型：主要為點(diǎn)蝕（點(diǎn)蝕又稱為小孔腐蝕、孔蝕或坑蝕。它是由于金屬表面在拉應(yīng)力或化學(xué)物質(zhì)作用下，因保護(hù)層遭到破壞并出現(xiàn)局部穿透，使金屬基體直接暴露在腐蝕環(huán)境中形成局部腐蝕小孔并向縱深發(fā)展的一種腐蝕破壞形式）。腐蝕機(jī)理：硫化物、氯化物等多種腐蝕性介質(zhì)協(xié)

4、同作用下的電化學(xué)腐蝕。在本次實(shí)驗(yàn)中主要對酸性條件下的腐蝕加以探究，我和老師在查閱資料的基礎(chǔ)上利用質(zhì)量損失法進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)和金相實(shí)驗(yàn)，對鋁合金質(zhì)量定時監(jiān)測，以及對產(chǎn)物的顯微鏡像分析來分析不同型號的鋁合金的抗腐蝕性能。2.實(shí)驗(yàn)部分方法原理本試驗(yàn)方法的原理，是將5052和2024兩種型號的鋁合金加工產(chǎn)品的試樣,浸入30的濃硝酸中24小時，測定浸漬前、后試樣上每單位面積的質(zhì)量損失，以此測定對腐蝕的敏感性。以“mg/mm2”表示。質(zhì)量損失約為1-15mg/mm2，較大的質(zhì)量損失為25-75 mg/mm2。2.1試劑氫氧化鈉（NaOH，：2.13g/cm3）蒸餾水或去離子水。 硝酸(HNO3，濃度6568)

5、；2.2試驗(yàn)裝置電熱恒溫水浴鍋；分析天平；玻璃干燥器（內(nèi)放變色硅膠）; 燒杯金相顯微鏡 拋光機(jī) 照相設(shè)備試樣尺寸為50毫米6毫米4毫米，試樣尺寸見圖。圖試樣尺寸每一樣品最少取兩個平行試樣。貯存已制備好的試樣應(yīng)防止試樣變形、表面損壞和腐蝕。2.4試驗(yàn)程序2.4.1試驗(yàn)前用細(xì)紋銼刀或細(xì)砂紙修平試樣所有邊緣，且進(jìn)行外觀和尺寸檢驗(yàn)不應(yīng)造成試驗(yàn)面的損傷。2.4.2將試樣浸入80，5%的氫氧化鈉溶液中1分鐘，然后用水沖洗，再在硝酸中浸30秒，用水沖洗，在空氣中晾干。清洗油污、塵垢和油脂后的試樣立即進(jìn)行試驗(yàn)，或放在干燥器中短期保存。試樣標(biāo)記，在加工表面通過劃線來給試樣作標(biāo)記。2.4.3計算總表面積（s），三

6、維尺寸測量（所有測量精確至0.02mm）。2.4.4將制備好的試樣，置于天平上稱重（mg）。2.4.5配制和準(zhǔn)備試驗(yàn)溶液。試驗(yàn)溶液的溫度為301。試驗(yàn)時應(yīng)使用足夠量的試驗(yàn)溶液，溶液體積與試樣被浸面的面積之比至少為3mL/cm2。2.4.6將試樣浸入試驗(yàn)溶液，并傾斜放置于容器底部, 與垂直方向成15300角， 容器上應(yīng)蓋有活動蓋子，以減少試驗(yàn)溶液的蒸發(fā)，并防止放出酸霧。2.4.7試樣在試驗(yàn)溶液中浸漬24h，然后迅速取出,一邊用硬塑料毛刷刷洗試樣，一邊用水沖洗，以除去所有粘附微粒。在空氣中晾干。 2.4.8清洗晾干后的試樣,置于天平上稱重（m2）。再次一邊用硬塑料毛刷刷洗試樣，一邊用水沖洗，以除去

7、所有粘附疏松微粒。在空氣中晾干，置于天平上稱重（m3）為了保證精確度，則應(yīng)連續(xù)清洗，晾干和稱重試樣，直至兩次相繼的稱量之差不超過0.5mg（所有稱重精確至0.1mg）。2.49計算每單位面積質(zhì)量損失。其計算公式如下： X（m1- m2）S 式中：x每單位面積質(zhì)量損失（mg/mm2）；m1試樣浸漬前的重量（mg）；m2試樣浸漬清洗晾干后的重量（mg）；S試樣的面積（mm2）。注：測定結(jié)果取兩次平行測定的平均值, 且修約到整數(shù)。接著每隔24h再測定一次，共重復(fù)三次為確定腐蝕形態(tài)，測定質(zhì)量損失之后，將試樣進(jìn)行鑲嵌，對試樣進(jìn)行打磨，拋光，利用顯微鏡觀察金相組織，并照相。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1.質(zhì)量監(jiān)測及

8、數(shù)據(jù)分析：材料各項(xiàng)指標(biāo)：質(zhì)量損失：(mg)借助計算公式，我們繪出96h內(nèi)的數(shù)據(jù)圖：從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著時間的推移，兩種鋁合金的腐蝕速率都在減慢；而且2024型號鋁合金的質(zhì)量損失明顯大于5052型號，腐蝕速率也大于5052型，說明5052型號鋁合金具有較好的抗腐蝕性。2.金相檢查：2024金相顯微照片 5052金相顯微照片照片顯示2024型號鋁合金的表面剝蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，并伴有明顯的孔蝕和坑蝕，而5052型號的鋁合金表面較為完整，主要以坑蝕為主，綜合以上分析，在相同的條件下，2024型號的鋁合金腐蝕較為嚴(yán)重?？梢?，5052型號的鋁合金抗腐蝕性能優(yōu)于2024型。（2）原因探討.兩種型號的合金

9、的腐蝕速率隨著時間的推移而減慢，可能是由于硝酸的濃度在不斷降低，說明鋁合金的腐蝕速率和酸的濃度有關(guān)。.鋁合金中各元素的作用和影響 .1.銅（Cu） 銅和鋁組成固溶體，當(dāng)溫度在548時，銅在鋁中的溶解度應(yīng)為5.65，室溫時降至0.1左右，增加含銅量，能提高合金抗拉強(qiáng)度和硬度，但降低了耐蝕性。2.鎂（Mg） 在高硅鋁合金中加入少量（約0.20.3）的鎂，可提高強(qiáng)度和屈服極限，提高了合金的切削加工性。 含鎂的鋁合金具有優(yōu)良的耐蝕性，在高溫下的強(qiáng)度和塑性都低。3.鋅（Zn） 鋅在鋁合金中能提高流動性，降低耐蝕性，故應(yīng)控制鋅的含量在規(guī)定范圍中。 通過對以上兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析可得：由于2024型鋁合金中的Cu和Zn的含量明顯高于5052型鋁合金，而Mg的含量低于5052型鋁合金，所以抗腐蝕性較差。所以，我們在選購鋁合金材料的時候一定要充分考慮各元素的含量，以實(shí)現(xiàn)材料的優(yōu)化配置。參考文獻(xiàn)：1 中 國 新 舊 合 金 牌 號 對 照 表 （GB/T 3190-2019）2林樂耘 趙月紅 我國海域海水對防銹鋁合金的腐蝕性及材料因素影響的規(guī)律-中國有色金屬學(xué)報，1004-0609,（2019）05-1246-063 賈瑞靈 ，